一种汽车保险杠用铝合金型材及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种汽车保险杠用铝合金型材及其制造方法，其涉及铝合金加工技术领域。该汽车保险杠铝合金型材由以下成分及质量百分比组成：Zn6.5～6.8％，Mg 0.9～1.1％，Cu 0.2～0.3％，Co 0.1～0.5％，Ni 0.1～0.4％，Mo 0.1～0.3％，Fe≤0.15％，Si≤0.15％，余量为Al和不可避免的其它杂质，其中，0.4％≤Co+Ni+Mo≤0.8％，不可避免的其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％。本发明专利技术通过复合添加Co、Ni、Mo元素和设计特定的制备工艺参数，抑制再结晶和晶粒长大，使铝合金型材沿挤压方向上获得单一的纤维状晶粒组织，提高铝合金型材的断裂韧性和抗腐蚀性能，满足汽车保险杠对铝合金型材的高综合性能要求，具有广阔的应用前景。

An aluminum alloy profile for automobile bumper and its manufacturing method

The invention discloses an aluminum alloy profile for a car bumper and a manufacturing method, which relates to the field of aluminum alloy processing technology. The bumper Aluminum Alloy section consists of the following components and mass percentage: Zn6.5 ~ 6.8%, Mg 0.9 ~ 1.1%, 0.2 ~ 0.3% Cu, Co 0.1 ~ 0.5%, 0.1 ~ 0.4% Ni, Mo 0.1 ~ 0.3%, Fe = 0.15%, Si = 0.15%, residual Al and inevitable impurities among them, 0.4% = Co+Ni+Mo = 0.8%, the inevitable single impurity is less than 0.05%, the total is less than or equal to 0.15%. The present invention by adding Co and Ni, Mo design elements and specific preparation parameters, inhibit recrystallization and grain growth, the Aluminum Alloy profiles along the extrusion direction on fibrous grains of single, and improve corrosion resistance and fracture toughness Aluminum Alloy profiles, satisfy the requirement of high performance of Aluminum Alloy profile the car bumper and has broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种汽车保险杠用铝合金型材及其制造方法
本专利技术属于铝合金加工
，具体涉及一种汽车保险杠用铝合金型材及其制造方法。
技术介绍
随着汽车轻量化的发展，铝合金在汽车上的应用日益扩大。安装在汽车前后部位的保险杠是汽车上的重要安全部件，在汽车发生碰撞过程中，可以吸收缓和外界的冲击力，降低碰撞事故对行人的伤害和对车辆的损坏。因此，汽车保险杠对铝合金型材的综合性能也要求较高，要求强度既不能太高也不能太低，具有较高断裂韧性和抗腐蚀性能，以提高保险杠的冲击吸收特性、抗弯曲破碎性和耐持久性等。现有技术中，Al-Zn-Mg系铝合金是可热处理强化的高强度铝合金，虽有强度高的优点，但用于汽车保险杠时，普遍存在断裂韧性不足和腐蚀敏感性较大的问题，主要原因是高合金化导致强度与韧性之间存在较大的制约关系，高密度的析出强化相在晶界聚集容易引发应力腐蚀和晶界腐蚀等。通过抑制再结晶和晶粒长大，保持挤压加工态的纤维状晶粒组织，可以同时提高铝合金的断裂韧性和抗腐蚀性能。现有技术通常在Al-Zn-Mg系铝合金中加入Mn、Cr、Zr、Sc中的一种或几种来抑制再结晶和晶粒长大。例如：【1】中国专利CN2014107402121.X公开了一种汽车保险杠用铝合金型材及其制备方法，该铝合金型材包括如下质量百分比的元素：Zn6.0～6.5、Mg0.8～1.0、Mn0.2～0.3、Cu0.1～0.2、Ti0.2～0.3，其余为Al和不可避免的杂质元素。【2】中国专利申请CN201310076162.9公开了一种汽车保险杠用铝合金型材及其制备方法，该铝合金型材由如下成分重量份数比组成：铜0.1-0.3，硅0.4-0.8，铁0.6-0.8，锰0.1-0.15，镁0.8-1.4，锌0.2-0.25，铬0.03-0.35，钛0.1-0.15，余量为铝。而Mn、Cr只能形成非共格的铝化物弥散相，对抑制再结晶的作用较弱。Zr、Sc虽然能形成亚稳型Al3(Zr、Sc)弥散相，具有较强的抑制再结晶作用，但在高温长时间均匀化和固溶处理中也会转变为非共格的稳定型Al3(Zr、Sc)弥散相，对再结晶的抑制作用随之降低。总之，现有技术还无法使Al-Zn-Mg系铝合金型材沿挤压方向上获得单一的纤维状晶粒组织，使断裂韧性和抗腐蚀性能的提高仍然受到较大的限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术存在问题和不足，提供一种汽车保险杠用铝合金型材及其制造方法，其通过在铝合金中复合添加Co、Ni、Mo元素和设计特定的制备工艺参数，抑制再结晶和晶粒长大，使铝合金型材沿挤压方向上获得单一的纤维状晶粒组织，提高铝合金型材的断裂韧性和抗腐蚀性能，满足汽车保险杠对铝合金型材的高综合性能要求。为实现上述目的，一方面，本专利技术提供了一种汽车保险杠用铝合金型材，其具体技术方案如下：该汽车保险杠用铝合金型材由以下成分及质量百分比组成：Zn6.5～6.8％，Mg0.9～1.1％，Cu0.2～0.3％，Co0.1～0.5％，Ni0.1～0.4％，Mo0.1～0.3％，Fe≤0.15％，Si≤0.15％，余量为Al和不可避免的其它杂质。作为本专利技术技术方案的优选，其中，该汽车保险杠用铝合金型材中的Co、Ni和Mo的质量百分比组成满足0.4％≤Co+Ni+Mo≤0.8％，所述不可避免的其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％。另一方面，本专利技术还提供了一种汽车保险杠用铝合金型材的制造方法，其具体技术方案包括以下步骤：第一步：选用纯度≥99.8％的铝锭、纯度≥99.9％的锌锭、纯度≥99.95％的镁锭和Al20Cu、Al10Co、Al10Ni、Al10Mo合金作为原材料；第二步：将铝锭在740～760℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为6.5～6.8％的锌锭、0.9～1.1％的镁锭、1～1.5％的Al20Cu、1～5％的Al10Co、1～4％的Al10Ni和1～3％的Al10Mo合金，搅拌熔化成铝合金液；第三步：用六氯乙烷精炼剂对炉内铝合金液进行喷吹精炼10～20分钟，扒渣后静置50～60分钟；第四步：将铝合金液依次流过设置在流槽上旋转速度为100～200转/分钟、氩气流量为1～2立方米/小时的除气机和孔隙度为40～60ppi的泡沫陶瓷过滤板，进行在线除气过滤处理；第五步：将铝合金液在铸造温度700～720℃、铸造速度70～80毫米/分钟、冷却水压力0.6～0.7MPa条件下半连续铸造成铝合金铸锭；第六步：将铝合金铸锭加热至450～470℃均匀化处理7-9小时，然后水雾强制冷却至室温；第七步：将铝合金铸锭加热至440～450℃，在挤压速度7～8米/分钟、挤压比30～50条件下挤压成铝合金型材，然后穿水冷却至室温；第八步：将铝合金型材加热至110～120℃时效8～10小时，随炉冷却后得到汽车保险杠用铝合金型材。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术通过设计特定的合金成分组成，解决了铝合金型材的强度与断裂韧性和抗腐蚀性能之间的矛盾关系，使铝合金型材同时具有高强度、高断裂韧性和优异抗腐蚀性能的优点。(2)本专利技术通过严格控制半连续铸造工艺，使铝合金铸锭获得尺寸为150～350微米的晶粒组织，确保铸锭挤压后可以获得单一的纤维状晶粒组织。(3)本专利技术通过复合添加Co、Ni、Mo元素抑制再结晶和晶粒长大，严格控制铝合金的均匀化和挤压工艺，使铝合金型材沿挤压方向上获得单一的纤维状晶粒组织，实现强度、断裂韧性和抗腐蚀性能同时大幅提高。(4)本专利技术所述铝合金型材的抗拉强度为420～450MPa，屈服强度为390～420MPa，断后伸长率为10～14％，断裂韧性大于45KIC，抗应力腐蚀试验大于30天，满足汽车保险杠对铝合金型材的高综合性能要求。具体实施方式本专利技术提供了一种汽车保险杠用铝合金型材及其制造方法，该汽车保险杠铝合金型材由以下成分及质量百分比组成：Zn6.5～6.8％，Mg0.9～1.1％，Cu0.2～0.3％，Co0.1～0.5％，Ni0.1～0.4％，Mo0.1～0.3％，Fe≤0.15％，Si≤0.15％，余量为Al和不可避免的其它杂质，其中，0.4％≤Co+Ni+Mo≤0.8％，不可避免的其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％。下面对本专利技术所述汽车保险杠用铝合金型材的成分组成意义及含量范围限定理由进行说明：Zn、Mg、Cu是铝合金型材的主要合金元素，这些元素在铝合金型材中除了具有固溶强化作用外，Zn和Mg还可析出MgZn2强化相，Cu和Al还可析出CuAl2强化相，进一步增强铝合金型材的强度。Zn、Mg、Cu的含量越高，铝合金型材的强度也越高，但断裂韧性会逐渐下降，应力腐蚀敏感性增大。专利技术人通过对合金成分的系统研究后发现，当Zn含量小于6.5％，Mg含量小于0.9％，Cu含量小于0.2％时，铝合金型材的强度达不到汽车保险杠所需的420MPa。当Zn含量大于6.8％，Mg含量大于1.1％，Cu含量大于0.3％时，铝合金型材的强度会过高，而断裂韧性和抗腐蚀性能则显著恶化。当Zn含量为6.5～6.8％，Mg含量为0.9～1.1％，Cu含量为0.2～0.3％时，可以平衡铝合金型材的强度与断裂韧性和抗应力腐蚀性能之间的矛盾关系，满足汽车保险杠对铝合金型材的高综合性能要求。Co、Ni、Mo是铝合金型材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车保险杠用铝合金型材，其特征在于，该铝合金型材由以下成分及质量百分比组成：Zn 6.5～6.8％，Mg 0.9～1.1％，Cu 0.2～0.3％，Co 0.1～0.5％，Ni 0.1～0.4％，Mo 0.1～0.3％，Fe≤0.15％，Si≤0.15％，余量为Al和不可避免的其它杂质。

【技术特征摘要】
1.一种汽车保险杠用铝合金型材，其特征在于，该铝合金型材由以下成分及质量百分比组成：Zn6.5～6.8％，Mg0.9～1.1％，Cu0.2～0.3％，Co0.1～0.5％，Ni0.1～0.4％，Mo0.1～0.3％，Fe≤0.15％，Si≤0.15％，余量为Al和不可避免的其它杂质。2.根据权利要求1所述的一种汽车保险杠用铝合金型材，其特征在于，其中，Co、Ni和Mo的质量百分比组成满足0.4％≤Co+Ni+Mo≤0.8％，所述不可避免的其它杂质单个≤0.05％，总量≤0.15％。3.一种如权利要求1或2所述的汽车保险杠用铝合金型材的制造方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：第一步：选用纯度≥99.8％的铝锭、纯度≥99.9％的锌锭、纯度≥99.95％的镁锭和Al20Cu、Al10Co、Al10Ni、Al10Mo合金作为原材料；第二步：将铝锭在740～760℃加热熔化，然后加入占原材料总重量为6.5～6.8％的锌锭、0.9～1.1％的...

【专利技术属性】
技术研发人员：周春荣，朱世安，余琳玲，刘俊，罗涛涛，蔡月华，陈东，
申请(专利权)人：广东豪美新材股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44